Исследование топологических магнитных возбуждений: нейросетевые алгоритмы и квантовый подход

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

Очевидный прогресс в развитии экспериментальных методик наблюдения и исследования магнитных скирмионов, - топологически защищенных возбуждений, - ставит новые задачи перед теорией и численным моделированием упорядоченных магнитных структур. В этом отношении компьютерные симуляции топологических возбуждений при помощи классических спиновых моделей уже не могут считаться полноценным и исчерпывающим решением, особенно в случае низкоразмерных систем с малым спином, когда учет квантовых флуктуаций особенно важен. В предлагаемом проекте будет выполняться разработка принципиально новых нейросетевых алгоритмов для решения квантовых спиновых и электронных моделей на конечных кластерах с треугольной и квадратной геометрией. Это позволит давать точное решение проблемы топологических возбуждений, - определять квантовые состояния скирмиона и спектр его возбуждений, а также количественно оценивать влияние квантовых флуктуаций на критические значения магнитных полей и температур, при которых стабилизируется скирмионная структура. Другой подход к моделированию топологических возбуждений, реализуемый в проекте, заключается в решении многозонной электронной квантовой модели с периодическими граничными условиями. Эта задача будет решаться при помощи подхода дуальных бозонов в теории динамического среднего поля, для чего будет проведена значительная методическая работа по определению сложных фермион-бозонных вершинных функций, а также учету многоспиновых возбуждений и спин-орбитальной связи. Создание вычислительной базы в рамках проекта позволит перейти к проектированию новых материалов и систем, в которых топологические магнитные возбуждения могли бы быть реализованы экспериментально. Акцент будет сделан на симуляциях результатов экспериментов систем ультрахолодных атомных газов на оптических решетках, которые демонстрируют потрясающие возможности по тонкой настройке взаимодействий в системе и реализации экзотических электронных и магнитных фаз. Разработанная в ходе реализации проекта методическая база может использоваться для решения прорывных задач современной физики конденсированного состояния. Например, мы планируем исследование киральной фазы спиновой жидкости в сильно фрустрированных системах и моделирование энионных частиц, которые рассматриваются в качестве ключевого вычислительного элемента для создания топологических квантовых компьютеров.
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания01/01/201831/12/2020

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РНФ

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Мира

ГРНТИ

  • 29.19.37 Теория магнитных свойств твердых тел

Результат исследований

  • 7 Статья

Cubic symmetry and magnetic frustration on the fcc spin lattice in K2IrCl6

Khan, N., Prishchenko, D., Skourski, Y., Mazurenko, V. G. & Tsirlin, A. A., 25 апр 2019, В : Physical Review B. 99, 14, 9 стр., 144425.

Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • 3 Цитирования (Scopus)

    Profile approach for recognition of three-dimensional magnetic structures

    Iakovlev, I. A., Sotnikov, O. M. & Mazurenko, V. V., 25 янв 2019, В : Physical Review B. 99, 2, стр. 024430-1-024430-9 9 стр., 024430.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • 3 Цитирования (Scopus)

    Recurrent Network Classifier for Ultrafast Skyrmion Dynamics

    Deviatov, A. Y., Iakovlev, I. A. & Mazurenko, V. V., 12 ноя 2019, В : Physical review applied. 12, 5, 054026.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • Structural phase transitions in VSe2: Energetics, electronic structure and magnetism

    Pushkarev, G. V., Mazurenko, V. G., Mazurenko, V. V. & Boukhvalov, D. W., 1 янв 2019, В : Physical Chemistry Chemical Physics. 21, 40, стр. 22647-22653 7 стр.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья